當日立ABB電網瑞士倫茨堡的半導體工廠面臨增加產量的壓力時，他們轉向了將AGV和機器人相結合的創新項目，以開發全自動制造解決方案。

該工廠為從電力鐵路到能源傳輸和配電等客戶生產一系列BiMos功率半導體。ABB在全球平臺上進行交易，并面臨匯率和國際競爭的差異，其中許多來自低成本制造地。為了保持瑞士這個以高成本著稱的國家的業務競爭力，確保最大限度地提高生產率甚為至關重要。

像所有工業4.0之旅一樣，這個項目是一個長期過程，六年后仍在發展。他們最初進軍自動化階段包括了兩個重點項目，即需要硅處理的前端工藝和最終產品組裝的后端流程。

從試生產到正式生產

有一個流程被確定為特別適合自動化，因此日立ABB電網開始完全自動化離散的后端流程。該項目被命名為Genesis（創世紀），一場新的旅程就此開始。這不是一個簡單的項目：超過100個子項目，20個新的生產單元，50多個機器人和6個AGV都集成到制造執行系統（MES）里。因此，它需要采用分階段的方法。

這項技術被決定在一條試驗線上進行試驗。該試驗線是使用實際生產單元和設備以及四臺AGV和幾臺ABB機器人專門建造的。ABB倫茨堡的項目經理David Hajas表示："這是我們以后想要做的一切，但目前是小規模的，只是為了測試接口是否正常工作。"它測試了 MES 系統和機器人之間的通信，MES 和 AGV 之間的通信以及 AGV 與生產設備之間的機械交接。從可行性研究開始到這一試驗線工作，我們花了兩年時間。"

在此試點階段，倫茨堡的 日立ABB 團隊與不同的供應商一起制定了自己的標準，并撰寫了接口規范。"我們先邁出了一步，然后我們發現了問題是什么，我們解決了該問題，然后進入下一個挑戰；這是一個迭代的方法。在可行性研究的兩年中，我們創建了我們的標準，并應用于其他設備。我們將它放入每個規范中，用于我們與合作的每個不同的供應商。“

自動化生產流程

最后一個項目涉及幾個生產單元與機床，它們是由ABB機器人加工和裝載的。生產單元之間的物流由AGV處理。該AGV是為了Genesis（創世紀）項目而特別開發的，由BlueBotics的ANT®（自主導航技術）系統控制。該系統利用環境中的永久自然結構作為定位的參考，并結合了來自工業編碼器和激光掃描儀的信息，精度達到 ±1 厘米和 ±1°。它還能夠使用來自AGV上可用的安全激光掃描儀的數據。它允許AGV通過圍繞障礙物移動（避障功能）或調整速度以避免緊急情況（路徑跟隨）來自主處理障礙物。這意味著無需在各個生產單元之間建立固定連接，可以遵循高度靈活的生產，允許走不同的路線。

整個過程通過 MES 和控制系統進行編排和同步，在此例中為 ABB 能力制造運營管理 （MOM）。MOM 支持敏捷自主生產。與傳統自動化解決方案（在單元中永久編程材料流）不同，此應用程序的業務邏輯將轉移到 MES。這允許靈活調整業務邏輯，而無需修改機器人單元的編程。

謙遜的開始

最初的概念是由Hajas在生產線擔任工程師時開發的，因為他見證了運營的日常挑戰。“我看到了問題所在，”Hajas說， “基于此，我向管理層介紹了完全自主生產的想法，然后整個事情開始滾動。從那時起，我一直在管理這個程序。該項目仍在進行中，這是一個轉型，并且歷時多年。”

自動化項目有多種驅動力，此外還需要保持競爭力。人們希望通過提高質量，提高產量和最大化吞吐量來提高生產率并增加收入。 Hajas補充說：“我們在倫茨堡制造的半導體技術含量高且價格昂貴，因此，我們不丟棄的每一塊半導體配件相當于幫我們省了很多錢。”

該項目的主要推動力之一是制造執行系統。 Hajas將其描述為跟蹤所有事物并協調所有操作的大腦。期望選擇ABB機器人和控制系統，但在從一個單元到另一個單元的物流中，有幾種選擇被考慮進去。首先考慮了傳統的輸送機，然后考慮了高架輸送機系統，但兩者都不符合要求。

“最初，我們不確定要使用哪種技術來傳輸材料，因為我們的原始圖只是帶有代表生產線中機器的方框，” Hajas解釋說， “因為這是一個棕色地帶，所以我們不得不適應布局和設備位置，而它們并不總是處于最佳位置。

“我評估了不同的輸送機技術，但很快得出結論，由于我們沒有線性生產系統，這太混亂了。所需的后勤包括非常復雜的路線，到處都需要輸送機，這將使進入工廠進行維護變得困難。第二個問題是傳送帶會產生顆粒，這意味著它們與潔凈室不兼容。我們與之合作的一家供應商提到了AGV，這讓我看到了新的可能性。最初的計劃只是使一個區域自動化，但是由于有AGV，它使我們開始考慮使一切自動化。”

使復雜的流程無縫運行

就工藝本身而言，半導體的生產極其復雜，由于對可追溯性的嚴格要求而變得更加復雜。如果出現問題，了解涉及哪些機器和材料至關重要。“整合所有的AGV具有挑戰性，因為MES需要了解一切信息。”BlueBotics公司的CEO，Nicola Tomatis解釋道，“AGV不僅必須精確地履行其職責，我們還必須確保設備與車輛之間的所有通信得到保障”。

“在倫茨堡舉行的啟動會議上，有30至40個人在討論該項目的要求，而我最初的想法是，該項目永遠都行不通。就項目的復雜性而言，這是一個巨大的挑戰。過去，技術集成商的工作是了解復雜的技術并將其應用于相當簡單的流程。現在隨著技術變得越來越簡單該情況發生了變化，但是集成商必須了解復雜的流程并能夠使解決方案起作用。”

然而，AGV的最大障礙是與生產單元的互動。 “包含部件的托盤的自動傳送是最困難的部分，因為執行此任務需要一定的程序，” Tomatis補充道， “我們需要與設備以及MES進行通信，協調和同步。他們必須在他們之間進行本地通信，以確保握手正確。我們這一方面的挑戰是，我們必須實施在這個市場中使用的特定握手協議才能完成這項工作。整合是一個挑戰。”

安裝過程中的通信是通過工業網絡上的Wi-Fi來處理的，這并未給團隊帶來任何問題。在工業機器人安裝中通常都沒有提到延遲這一棘手的話題。 “延遲并不是問題，因為我們不需要為此應用程序進行實時通信。” Hajas補充說： “我們概念的優點在于，MES系統從車間獲得狀態，即電池已經完成生產并且需要卸貨。 MES向ANT服務器發送運輸請求，設備X已準備好卸載，并且已調度AGV。”

事實證明，最初的安裝非常成功，Hajas和他的團隊現在將注意力轉移到潔凈室區域，那里的基板和模塊有幾種不同的生產工藝。這個復雜的過程大約有50個生產步驟，團隊目前正在那里計劃和實施自動化解決方案。該工廠已經在享有聲望的“ 2018年度工廠”工業競賽中榮獲“數字化卓越位置保護”類別的獎項。盡管該獎項不僅授予Genesis項目，而且還授予了現場的整個數字化策略，但生產線的自動化是成功的關鍵。